JPH06277804A - 連続鋳造用鋳型の冷却方法 - Google Patents
連続鋳造用鋳型の冷却方法Info
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- JPH06277804A JPH06277804A JP6880993A JP6880993A JPH06277804A JP H06277804 A JPH06277804 A JP H06277804A JP 6880993 A JP6880993 A JP 6880993A JP 6880993 A JP6880993 A JP 6880993A JP H06277804 A JPH06277804 A JP H06277804A
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- JP
- Japan
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- temperature
- mold
- hot water
- continuous casting
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 より簡単に凝固シェルの厚さをほぼ均一にで
きる技術を提供する。 【構成】 連続鋳造用鋳型を高温高圧の未沸騰温水で緩
冷却する。未沸騰温水は、曲線Ａと直線Ｂ（１００℃）
とで挟まれた右下り斜線部（クロス部を含む。）分の圧
力および温度で規定される温水である。連続鋳造用鋳型
を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却することにより、凝固
シェルの厚さを均一にすることができ、これにより鋳片
の縦割れの発生を無くすことにができるようになった。
きる技術を提供する。 【構成】 連続鋳造用鋳型を高温高圧の未沸騰温水で緩
冷却する。未沸騰温水は、曲線Ａと直線Ｂ（１００℃）
とで挟まれた右下り斜線部（クロス部を含む。）分の圧
力および温度で規定される温水である。連続鋳造用鋳型
を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却することにより、凝固
シェルの厚さを均一にすることができ、これにより鋳片
の縦割れの発生を無くすことにができるようになった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用鋳型の冷却方
法の改良に関する。
法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】タンディッシュを介して、溶鋼を水冷鋳
型に注入し、表面に凝固シェルを形成しつつ鋳片を引抜
く連続鋳造設備は良く知られている。
型に注入し、表面に凝固シェルを形成しつつ鋳片を引抜
く連続鋳造設備は良く知られている。
【０００３】図７は従来の鋳型と鋳片を示す部分断面図
であり、従来は冷却水の供給圧力約５ｋｇ／ｃｍ2、供
給温度１０〜３０℃、鋳型内上昇温度約１０℃の条件
で、鋳型１０１を冷却している。鋳型１０１で溶鋼の外
周全周に亘って均一に冷却することが極めて重要である
が、鋳型内部の冷却水路の形状、冷却水の流れ方向、分
流、合流の関係である程度の冷却率の不均一は生じる。
そこで、図に示すように凝固シェル１０２に厚さのむら
ができる。
であり、従来は冷却水の供給圧力約５ｋｇ／ｃｍ2、供
給温度１０〜３０℃、鋳型内上昇温度約１０℃の条件
で、鋳型１０１を冷却している。鋳型１０１で溶鋼の外
周全周に亘って均一に冷却することが極めて重要である
が、鋳型内部の冷却水路の形状、冷却水の流れ方向、分
流、合流の関係である程度の冷却率の不均一は生じる。
そこで、図に示すように凝固シェル１０２に厚さのむら
ができる。
【０００４】詳しくは、中炭素鋼（炭素含有量が０．０
９〜０．１５重量％のもの）は包晶鋼であって、包晶鋼
は冷却課程において初晶としてδが生成し、引続いてδ
→γ変態が起こるが、このときに収縮が起こり、この収
縮により鋳型１０１と凝固シェル１０２との間に隙間１
０３ができる。鋳型の冷却不均一により、上記隙間１０
３にばらつきが生じるが、隙間１０３の大きな部分では
連鋳パウダーの厚さが増し、この連鋳パウダーの厚さの
ばらつきが冷却不均一の新たな要因となり、凝固シェル
１０２に厚さのむらができる。
９〜０．１５重量％のもの）は包晶鋼であって、包晶鋼
は冷却課程において初晶としてδが生成し、引続いてδ
→γ変態が起こるが、このときに収縮が起こり、この収
縮により鋳型１０１と凝固シェル１０２との間に隙間１
０３ができる。鋳型の冷却不均一により、上記隙間１０
３にばらつきが生じるが、隙間１０３の大きな部分では
連鋳パウダーの厚さが増し、この連鋳パウダーの厚さの
ばらつきが冷却不均一の新たな要因となり、凝固シェル
１０２に厚さのむらができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】凝固シェルは表面（鋳
型側）が低温で、内側が高温であるため、表面に引張り
応力が発生する。肉の厚い部分が鋳型で拘束されると肉
の薄い部分から破断し易くなる。従って、凝固シェルの
厚さが不均一になることは極めて不都合なことであり、
その対策が求められている。その対策の一つとして、特
開平４−１７９５２号公報にて鋳型を締めつけて、鋳型
と凝固シェルとの間の隙間を強制的に無くすという技法
が提案されている。しかし、装置および制御機構が極め
て複雑となる。そこで本発明の目的はより簡単に凝固シ
ェルの厚さをほぼ均一にできる技術を提供することにあ
る。
型側）が低温で、内側が高温であるため、表面に引張り
応力が発生する。肉の厚い部分が鋳型で拘束されると肉
の薄い部分から破断し易くなる。従って、凝固シェルの
厚さが不均一になることは極めて不都合なことであり、
その対策が求められている。その対策の一つとして、特
開平４−１７９５２号公報にて鋳型を締めつけて、鋳型
と凝固シェルとの間の隙間を強制的に無くすという技法
が提案されている。しかし、装置および制御機構が極め
て複雑となる。そこで本発明の目的はより簡単に凝固シ
ェルの厚さをほぼ均一にできる技術を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、鋳
型の冷却能を弱めて鋳型の抜熱量を小さくすれば、冷却
不均一に起因する問題を無くせるのではないかと考え、
種々の実験を為した。なお、鋳型の抜熱量ｑ（又は、
「熱流束ｑ」という。）は次の式で表すことができる。
型の冷却能を弱めて鋳型の抜熱量を小さくすれば、冷却
不均一に起因する問題を無くせるのではないかと考え、
種々の実験を為した。なお、鋳型の抜熱量ｑ（又は、
「熱流束ｑ」という。）は次の式で表すことができる。
【０００７】
【数１】
【０００８】総括熱伝達率ｈｔにかかるＲｓは鋼種で決
定され、Ｒｇ，ＲｐおよびＲｗはそれほど変更できる値
ではない。ただし、Ｒｍは材質の変更や板厚の増加で大
きくすることはできる。しかし、Ｒｍを少々大きくした
としても、熱抵抗としてはＲｇが支配的であるから、熱
抵抗の総和の逆数で求められる総括熱伝達率ｈｔはそれ
ほど小さくならない。
定され、Ｒｇ，ＲｐおよびＲｗはそれほど変更できる値
ではない。ただし、Ｒｍは材質の変更や板厚の増加で大
きくすることはできる。しかし、Ｒｍを少々大きくした
としても、熱抵抗としてはＲｇが支配的であるから、熱
抵抗の総和の逆数で求められる総括熱伝達率ｈｔはそれ
ほど小さくならない。
【０００９】一方、（Ｔｓ−Ｔｗ）の項は、Ｔｓがほぼ
定まった値であるが、Ｔｗは容易に変えることができ
る。例えば、Ｔｓ＝１５２８℃、Ｔｗ＝２５℃に対し
て、Ｔｓ＝１５２８℃、Ｔｗ＝２００℃の場合は（Ｔｓ
−Ｔｗ）値が約１０％ほど小さくなる。従って、緩冷却
化には冷却水の水温を上昇することが有力な手法である
ことを見出した。
定まった値であるが、Ｔｗは容易に変えることができ
る。例えば、Ｔｓ＝１５２８℃、Ｔｗ＝２５℃に対し
て、Ｔｓ＝１５２８℃、Ｔｗ＝２００℃の場合は（Ｔｓ
−Ｔｗ）値が約１０％ほど小さくなる。従って、緩冷却
化には冷却水の水温を上昇することが有力な手法である
ことを見出した。
【００１０】そこで、本発明においては連続鋳造用鋳型
を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却することとし、例えば
温水の温度を１００〜２００℃の範囲とし、温水の圧力
を、Ｔ＝１００．８６５×Ｐ0.2476（但し、Ｔは温水の
温度；℃、Ｐは温水の絶対圧力；ｋｇ／ｃｍ2）から逆
算されるＰを下回らない値とする。
を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却することとし、例えば
温水の温度を１００〜２００℃の範囲とし、温水の圧力
を、Ｔ＝１００．８６５×Ｐ0.2476（但し、Ｔは温水の
温度；℃、Ｐは温水の絶対圧力；ｋｇ／ｃｍ2）から逆
算されるＰを下回らない値とする。
【００１１】
【実施例】本発明の実施例を添付図面に基づいて以下に
説明する。図１は本発明に係る連続鋳造用鋳型および冷
却配管の構成図であり、連続鋳造用鋳型（以下、単に
「鋳型」と記す）１には通水路２が形成されている。こ
の通水路２の出口に出側配管３が接続され、出口配管３
に熱電対等の温度検出手段４と圧力検出手段５、圧力計
６そしてオリフィス等の流量検出手段７が取付けられて
いる。８は保温筒であり、出側配管３が高温であるた
め、火傷対策と熱放散防止対策の為に取付けられる。上
記圧力検出手段５は、歪ゲージ内蔵のセンサが好適であ
るが、１〜３０ｋｇ／ｃｍ2の範囲を精度良く計測でき
るものであれば形式は任意である。
説明する。図１は本発明に係る連続鋳造用鋳型および冷
却配管の構成図であり、連続鋳造用鋳型（以下、単に
「鋳型」と記す）１には通水路２が形成されている。こ
の通水路２の出口に出側配管３が接続され、出口配管３
に熱電対等の温度検出手段４と圧力検出手段５、圧力計
６そしてオリフィス等の流量検出手段７が取付けられて
いる。８は保温筒であり、出側配管３が高温であるた
め、火傷対策と熱放散防止対策の為に取付けられる。上
記圧力検出手段５は、歪ゲージ内蔵のセンサが好適であ
るが、１〜３０ｋｇ／ｃｍ2の範囲を精度良く計測でき
るものであれば形式は任意である。
【００１２】入側配管１１にも温度検出手段１２と圧力
検出手段１３と保温筒１４とが取付けられている。本実
施例では省いたが入側配管１１に、圧力計や流量検出手
段を取付けることは差し支えない。
検出手段１３と保温筒１４とが取付けられている。本実
施例では省いたが入側配管１１に、圧力計や流量検出手
段を取付けることは差し支えない。
【００１３】以上の鋳型に冷却剤として供給する温水に
ついて次に説明する。図２は本発明方法における温水の
圧力と温度との関係を示すグラフであり、本発明では鋳
型を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却することを特徴とす
る。このことを図２で説明すると、曲線ＡはＴ＝１０
０．８６５×Ｐ0.2476（但し、Ｔは温水の温度；℃、Ｐ
は温水の絶対圧力；ｋｇ／ｃｍ2）で近似される飽和温
度曲線であり、概ね曲線Ａより上が気体（蒸気）、下が
液体（温水）となる。そこで、未沸騰温水は、曲線Ａと
直線Ｂ（１００℃）とで挟まれた右下り斜線部（クロス
部を含む。）分の圧力および温度で規定される温水であ
る。
ついて次に説明する。図２は本発明方法における温水の
圧力と温度との関係を示すグラフであり、本発明では鋳
型を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却することを特徴とす
る。このことを図２で説明すると、曲線ＡはＴ＝１０
０．８６５×Ｐ0.2476（但し、Ｔは温水の温度；℃、Ｐ
は温水の絶対圧力；ｋｇ／ｃｍ2）で近似される飽和温
度曲線であり、概ね曲線Ａより上が気体（蒸気）、下が
液体（温水）となる。そこで、未沸騰温水は、曲線Ａと
直線Ｂ（１００℃）とで挟まれた右下り斜線部（クロス
部を含む。）分の圧力および温度で規定される温水であ
る。
【００１４】その為の圧力および温度の管理は、図１の
圧力検出手段５および温度検出手段４で行なえばよい。
入側より出側が高温となるためである。なお、温水は脱
気処理された純水が適当である。気泡は通水路２途中に
エア溜りを形成し、冷却不良を引起こす等の有害物質で
あるからである。
圧力検出手段５および温度検出手段４で行なえばよい。
入側より出側が高温となるためである。なお、温水は脱
気処理された純水が適当である。気泡は通水路２途中に
エア溜りを形成し、冷却不良を引起こす等の有害物質で
あるからである。
【００１５】緩冷却するために１００℃以上の温水を使
用することにしたが、反面、温度を上げたことにより鋳
型の温度が通常よりも上昇して、許容温度を越える恐れ
がある。この点について説明をする。なお、鋳型１は良
熱伝導材である銅合金鋳物が好適であり、銅合金の許容
温度が３００℃である。
用することにしたが、反面、温度を上げたことにより鋳
型の温度が通常よりも上昇して、許容温度を越える恐れ
がある。この点について説明をする。なお、鋳型１は良
熱伝導材である銅合金鋳物が好適であり、銅合金の許容
温度が３００℃である。
【００１６】実施例に先立ち「課題を解決するための手
段及び作用」の項で述べたとおり、鋳型の熱流束ｑは重
要である。この熱流束ｑを実施例に即して説明すると、
２２５ｍｍビレット用鋳型をモデルとした場合にメニス
カス近傍の熱流束（鋳型銅板外面基準）ｑは次の式で求
められる。
段及び作用」の項で述べたとおり、鋳型の熱流束ｑは重
要である。この熱流束ｑを実施例に即して説明すると、
２２５ｍｍビレット用鋳型をモデルとした場合にメニス
カス近傍の熱流束（鋳型銅板外面基準）ｑは次の式で求
められる。
【００１７】
【数２】
【００１８】なお、パウダーフィルム厚ｄ1の実験式、
並びにパウダーの有効熱伝導率は本発明者の実験により
求められた値を使用した。上記数式で求めた冷却水の温
度とメニスカス近傍の鋳型熱流束の関係を図で説明す
る。図３は本発明に係る冷却用温水の温度とメニスカス
近傍の鋳型熱流束の関係を示すグラフであり、横軸は温
水の温度、縦軸は熱流束ｑであり、温水の温度を上昇す
ると熱流束ｑは減少する。ただし、熱流束ｑの単位はＷ
（ワット）／ｍ2で示した。Ｖｃは鋳造速度であり、鋳
造速度を高めると熱流束ｑは大きくなる。
並びにパウダーの有効熱伝導率は本発明者の実験により
求められた値を使用した。上記数式で求めた冷却水の温
度とメニスカス近傍の鋳型熱流束の関係を図で説明す
る。図３は本発明に係る冷却用温水の温度とメニスカス
近傍の鋳型熱流束の関係を示すグラフであり、横軸は温
水の温度、縦軸は熱流束ｑであり、温水の温度を上昇す
ると熱流束ｑは減少する。ただし、熱流束ｑの単位はＷ
（ワット）／ｍ2で示した。Ｖｃは鋳造速度であり、鋳
造速度を高めると熱流束ｑは大きくなる。
【００１９】図４は本発明に係る鋳型表面温度と温水の
温度との関係を示すグラフである。標準鋳造速度は１．
７ｍ／分であるが、この鋳造速度を２．０ｍ／分，２．
５ｍ／分に上昇することで鋳型への熱負荷は増加するか
ら、鋳型表面温度はその分上昇する。これを３本の曲線
で示した。また、温水の温度を上げると鋳型表面温度は
その分上昇する。鋳造速度を１．７ｍ／分，鋳型表面温
度の上限を３００℃をした場合に、温水温度は２００℃
が限度となる。
温度との関係を示すグラフである。標準鋳造速度は１．
７ｍ／分であるが、この鋳造速度を２．０ｍ／分，２．
５ｍ／分に上昇することで鋳型への熱負荷は増加するか
ら、鋳型表面温度はその分上昇する。これを３本の曲線
で示した。また、温水の温度を上げると鋳型表面温度は
その分上昇する。鋳造速度を１．７ｍ／分，鋳型表面温
度の上限を３００℃をした場合に、温水温度は２００℃
が限度となる。
【００２０】そこで上記高温高圧の未沸騰温水は２００
℃を越えないこと、即ち１００〜２００での範囲あるこ
とが望ましい。具体的には、図２において曲線Ａと直線
Ｂと直線Ｃ（１６ｋｇ／ｃｍ2）で挟まれたクロス斜線
部分の圧力および温度で規定される温水である。
℃を越えないこと、即ち１００〜２００での範囲あるこ
とが望ましい。具体的には、図２において曲線Ａと直線
Ｂと直線Ｃ（１６ｋｇ／ｃｍ2）で挟まれたクロス斜線
部分の圧力および温度で規定される温水である。
【００２１】次に、温水による緩冷却が鋳片に与える効
果を実験例に基いて説明する。なお、実験は２２５ｍｍ
サイズの丸ビレット連続鋳造機において、鋳造速度を
１．７ｍ／分とし、連鋳パウダーに塩基度（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ2）０．８７，融点１２３８℃，粘性４．１ポアズ
のものを用いた。図５は凝固シェルの厚さの均一性を示
すグラフであり、横軸は冷却水の温度、縦軸は凝固シェ
ル厚標準偏差（ｍｍ）であり、冷却水の温度が２５〜１
００℃の範囲の比較例においては、凝固シェル厚標準偏
差は２．８〜３．５ｍｍであった。これに対して、本実
施例においては凝固シェル厚標準偏差は１５０℃で１．
７ｍｍ、２００℃で０．８ｍｍと偏差（ｍｍ）が減少し
た。
果を実験例に基いて説明する。なお、実験は２２５ｍｍ
サイズの丸ビレット連続鋳造機において、鋳造速度を
１．７ｍ／分とし、連鋳パウダーに塩基度（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ2）０．８７，融点１２３８℃，粘性４．１ポアズ
のものを用いた。図５は凝固シェルの厚さの均一性を示
すグラフであり、横軸は冷却水の温度、縦軸は凝固シェ
ル厚標準偏差（ｍｍ）であり、冷却水の温度が２５〜１
００℃の範囲の比較例においては、凝固シェル厚標準偏
差は２．８〜３．５ｍｍであった。これに対して、本実
施例においては凝固シェル厚標準偏差は１５０℃で１．
７ｍｍ、２００℃で０．８ｍｍと偏差（ｍｍ）が減少し
た。
【００２２】図６は鋳片の表面縦割れ発生指数を示すグ
ラフである。この表面縦割れ発生指数は鋳片の表面に表
れた割れの長さを実測し、鋳片１ｍ当りの縦割れ総長さ
（ｍ）であらわした無次元数であり、表面縦割れ発生指
数が小さいほど表面の縦割れが発生し難くく好ましい。
比較例が指数０．６〜０．９５であるのに対し、実施例
では０．６未満、特に冷却水の温度を１５０℃とした場
合には指数０．１であり、冷却水の温度を１８０℃とし
た場合には指数０であり、極めて好ましい。
ラフである。この表面縦割れ発生指数は鋳片の表面に表
れた割れの長さを実測し、鋳片１ｍ当りの縦割れ総長さ
（ｍ）であらわした無次元数であり、表面縦割れ発生指
数が小さいほど表面の縦割れが発生し難くく好ましい。
比較例が指数０．６〜０．９５であるのに対し、実施例
では０．６未満、特に冷却水の温度を１５０℃とした場
合には指数０．１であり、冷却水の温度を１８０℃とし
た場合には指数０であり、極めて好ましい。
【００２３】このように、図５で説明したとおり緩冷却
することで凝固シェルの厚さをほぼ均一にしたことによ
り、図６で説明したように鋳片の縦割れの発生を無くす
ことに成功した。
することで凝固シェルの厚さをほぼ均一にしたことによ
り、図６で説明したように鋳片の縦割れの発生を無くす
ことに成功した。
【００２４】尚、特に説明しなかったが未沸騰温水を作
るための加熱手段は、電気加熱、ガス加熱、蒸気加熱の
いづれでもよい。
るための加熱手段は、電気加熱、ガス加熱、蒸気加熱の
いづれでもよい。
【００２５】
【発明の効果】以上に述べた通り本発明は、連続鋳造用
鋳型を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却するようにしたの
で、凝固シェルの厚さを均一にすることができ、これに
より鋳片の縦割れの発生を無くすことにができる。
鋳型を高温高圧の未沸騰温水で緩冷却するようにしたの
で、凝固シェルの厚さを均一にすることができ、これに
より鋳片の縦割れの発生を無くすことにができる。
【００２６】未沸騰温水の温度を１００〜２００℃の範
囲にすれば、銅合金製鋳型の表面温度を許容温度に保つ
ことができ、鋳片の高品質化と共に鋳型の寿命を保て
る。
囲にすれば、銅合金製鋳型の表面温度を許容温度に保つ
ことができ、鋳片の高品質化と共に鋳型の寿命を保て
る。
【図１】本発明に係る連続鋳造用鋳型および冷却配管の
構成図
構成図
【図２】本発明方法における温水の圧力と温度との関係
を示すグラフ
を示すグラフ
【図３】本発明本発明に係る冷却用温水の温度とメニス
カス近傍の鋳型熱流束の関係を示すグラフ
カス近傍の鋳型熱流束の関係を示すグラフ
【図４】本発明に係る鋳型表面温度と温水の温度との関
係を示すグラフ
係を示すグラフ
【図５】本発明に係る凝固シェルの厚さの均一性を示す
グラフ
グラフ
【図６】本発明に係る鋳片の表面縦割れ発生指数を示す
グラフ
グラフ
【図７】従来の鋳型と鋳片を示す部分断面図
１…連続鋳造用鋳型（鋳型）、２…通水路、３…出側配
管、４…温度検出手段、５…圧力検出手段。
管、４…温度検出手段、５…圧力検出手段。
Claims (2)
- 【請求項１】 連続鋳造用鋳型を高温高圧の未沸騰温水
で緩冷却することを特徴とした連続鋳造用鋳型の冷却方
法。 - 【請求項２】 前記温水の温度は１００〜２００℃の範
囲であり、温水の圧力は、 Ｔ＝１００．８６５×Ｐ0.2476 （但し、Ｔは温水の温度；℃、Ｐは温水の絶対圧力；ｋ
ｇ／ｃｍ2） から逆算されるＰを下回らない値であることを特徴とす
る請求項１記載の連続鋳造用鋳型の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6880993A JPH06277804A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 連続鋳造用鋳型の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6880993A JPH06277804A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 連続鋳造用鋳型の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06277804A true JPH06277804A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13384417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6880993A Pending JPH06277804A (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 連続鋳造用鋳型の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06277804A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015132237A1 (de) * | 2014-03-06 | 2015-09-11 | Inteco Special Melting Technologies Gmbh | Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP6880993A patent/JPH06277804A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015132237A1 (de) * | 2014-03-06 | 2015-09-11 | Inteco Special Melting Technologies Gmbh | Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse |
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